JPS6114175A

JPS6114175A - 高炉出銑樋用キヤスタブル耐火物

Info

Publication number: JPS6114175A
Application number: JP13441984A
Authority: JP
Inventors: 古川　邦男; 安田　尚俊
Original assignee: Harima Refractories Co Ltd
Current assignee: Harima Refractories Co Ltd
Priority date: 1984-06-28
Filing date: 1984-06-28
Publication date: 1986-01-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、製鉄産業において、高炉出銑樋の内張りに使
用されるキャスタブル耐火物に関するものである。

（従来の技術・問題点）高炉出銑樋の内張りにおいて、キャスタブル耐火物（以
下、樋用キャスタブルと称す）による施工は従来のレン
ガ積みに比べ、生産コストの低減、施工の機械化が容易
、目地なし一体構造が得られるなどの利点がある。しか
し、その反面、結合剤および施工水分の添加が多く′、
得られる施工体は強度、耐スポーリング性に劣る組織と
なる、。

そこで、樋用キャスタブルに金属繊維を添加し、そのス
サ的効果で上記欠点を解消することが提案された。例え
ば特開昭５６−７８６７１号公報に見られるとおりであ
る。゛この場合の繊維の材質は従来、コンクリートの補
強材として使用される場合と同様、耐熱性、引っ張り強
さに優れた鋼鉄またはステンレス鋼である。

ところが、鋼鉄・ステンレス鋼の繊維は使用時の加熱で
酸化すると、Ｆｅ２Ｏ３を生成してぜい弱化すると共に
、酸化に伴う体積膨張で耐火物組織を破壊するｇゝまた
、耐火物組織中に炭素成分が存在すると、鋼・ステンレ
ス鋼の繊維は高温化で溶融した場合、炭素との濡れ性が
悪いために表面張力で球状化し、徳用キャスタブルが冷
却されて再度使用する際には繊維としての機能が全く失
なわれている。これは、本発明者らの実験によって確認
された。

一方、徳用キャスタブルは施工時に５〜３　ｗｔ％程度
の多量の水分が添加され、これが加熱乾燥時の水蒸気爆
裂の原因となっている。徐々に昇温しで乾燥すれば爆裂
を防止できるが、樋の稼動率を低下させる。

そこで、アルミニウム粉を添加して、加熱乾燥時の爆裂
を防止することが知られている。アルミニウム粉は水と
反応し、Ｈ２ガスの発生で水蒸気脱気孔を形成、水を取
り込んでＡＩ　（ＯＩＦ（）　３となり、爆裂の原因と
なる水分を低減する１反応熱で結合剤の硬化を促進する
などの効果がある。しかし、粉末状であるため、繊維の
ようなスサ的効果による強度付与はない。また、アルミ
ニウム粉は発火や粉塵爆発が懸念される危険物であり、
取り扱いには厳重に注意せねばならず、添加による効果
を認めながらも、安全面から使用を差し控えざるを得な
：い場合があった。

（問題を解決するための手段）本発明は、炭素成分を配合した徳用キャスタブルにおい
てアルミニウム短繊維を添加することにより、上記従来
の欠点を解決したものである。その特徴とするところは
、耐火性骨材、炭化けい素。

炭素からなる主原料と、この主原料に対する外掛・けで
０．１〜１０Ｗｔ９６のアルミニウム短繊維、　７　ｗ
ｔ％以下のシリコン粉およびまたはフェロシリコン粉と
、適量の結合剤および解こう剤とからなる高炉出銑樋用
キャスタブル耐火物である。

以下、本発明をさらに詳述する。

耐火性骨材は、例えば電融または焼結のアルミナ、天然
コランダム、合成ムライト、焼成ばん土頁岩、焼成ボー
キサイト、シリマナイト、アンタリューサイト、カイア
ナイト、仮焼アルミナ、シャモット、ロー石、珪石、ジ
ルコン、ジルコニア。

粘土、クロム鉄鉱、マグネシア、スピネルなどの　　へ
・酸化物系耐火原料から選ばれる１種または２種以上と
する。

炭化けい素は、高炉スラグに対する耐食性に優れる。し
かも、スラグとの濡れ性が悪いことにより、スラグの浸
透を防止する。また、低膨張のために熱的組織安定性の
効果をもつ。割合は５〜５０ｗｔ％程度とし、さらに好
ましくは１０〜３Ｑ　ｗｔ％である。少ないと前記の効
果がない。５Ｑ　ｗＬ％を超えると、添加による効果は
殆んど変らず、また、炭化けい素は高価であることから
経済的に好ましくない。

炭素は、高炉スラグ、銑のいずれに対し、で−′も高耐
食性およびスラグｇ５浸透防止の効果をもつ重要な配合
物である。具体例としては天然黒鉛２人造黒鉛、電極屑
、コークス、カーボンブランク、この他、加熱されると
炭化あるいはコークス化する有機質物質で、残留炭素含
有量が高いエキポジ樹脂。

メラン樹脂、フラン樹脂、フェノール樹脂、タールピッ
チなどを使用できる。割合は、これらの１種または２種
以上を炭素成分に換算して１０ｗｔ％以下程度、好まし
くは０．５〜５　ｗｔ％とする。少ないと効果がなく、
多過ぎると耐酸化の面で問題があ前記した耐火性骨材の
割合は、炭化珪素および炭素の残部とする。これらの粒
度構成は、最大粒子径を５〜２０ｔ８とし、最密充填が
得られるように従来の徳用キャスタブルと同様、粗粒、
中粒、微粒に適宜、調整する。この粒度調整は各配合物
それぞれについて行ってもよいが、配合物の１種または
２種以上を混合し、加圧または焼結で一体化させた後、
調整してもよい。

アルミニウム短繊維は、純度９８　ｗｔ％以上のアルミ
ニウム、あるいはＭｇ　、　Ｍｎ　、　Ｓｉなどと組み
合されるアルミニウム合金を材質とする。直径０．０１
〜３ｎ程度、長さを直径に合せて例えば２〜５０絹とし
た短繊維とする。この範囲内で長、短混合して使用して
もよい。断面形状は円形、多角形などいずれでもよい。

アルミニウム短繊維の割合は、前記主原料に対してＱ、
ｌ　ｗｔ％未満では添加の効果がなく、１９ｗｔ％を超
えると繊維の分散性が悪くなって作業性を低下させ、ま
た、融点が主原料に比べて低いことからキャスタブルの
耐食性に劣る。

シリコン粉、フェロシリコン粉は、アルミニウム短繊維
の効果を助長する役割をもつ。これらは単独、併用のい
ずれでもよい。シリコン粉は純度９５　ｗｔ％以上が好
ましい。フェロシリコン粉は、ＪＩＳに規定される１〜
３号が好ましい。主原料に対して７　ｗＬ％を超えると
過焼結を招き、キャスタブルの耐スボニリング性を低下
させる。好ましくは０．５〜５　ｗｔ％である。粒度は
２００□□以下が適当である。

結合剤は、アルミナセメント、塩基性硬化剤を組み合せ
たりん酸アルミニウム、弱酸性硬化剤を組み合せたけい
酸アルカリなどが例示される。添加量は、主原料に対し
て外掛けで０２〜７　ｗＬ％程度とする。

解こう剤は、キャスタブルの流動性を向上させ。

る。例えばトリポリりん酸ソーダ、ヘキサメタりん酸ソ
ーダ、ウルトラポリりん酸ソーダ、酸性へキサメタりん
酸ソーダ、ホウ酸ソーダ、炭酸ソーダ、ピロりん酸ソー
ダなどの無機塩、クエン酸ソーダ、酒石酸ソーダ、ポリ
アクリル酸ソーダ、スルホン酸ソーダなどの有機塩から
選ばれる１種または２種以上である。割合は、主原料に
対して外掛けで０．０１〜Ｑ、３　ｗｔ％が好ましい。

この他、上記以外の繊維類、金属粉、あるいは窒化珪素
、窒化硼素、炭化硼素、サイアロンなどを少量、添加し
てもよい。

施工においては、以上の配合物からなる徳用キャスタブ
ルに対して、水分を外掛け５〜８ｗｔ％程度添加し、混
練する。これを施工対象の樋の母材とその中に位置する
内枠との間に投入し、振動を付与する。硬化後、中子を
取り外してガスバーナーなどで加熱乾燥する。

（発明の効果）本発明による徳用キャスタブルは、つぎのような効果が
得られる。

まず、アル、ミニラム短繊維が施工水分とＡｌ−１−３
Ｈ２０→Ａ　ｌ　（ＯＨ）　ｓ　＋　８　／　２Ｈ２↑
の反応を生じ、Ｈ２ガスの発生で水蒸気脱気孔を形成、
水を取り込んで　　　　　′ｌＡｔ（ＯＨ）３となり、
爆裂の原因となる水分を低減する２反応熱で結合剤の硬
化を促進するなどの効果がある。これらはアルミニウム
粉でも得られる効果であるが、本発明ではアルミニウム
が繊維状であることにより、発火、粉塵爆発の危険性が
全くなく、作業安全上、きわめて好ましい。なお、繊維
は粉末に比べて反応面積が小さいが、反応による気孔の
形成が繊維に沿って連続するためか、爆裂防止効果はむ
しろ粉末状よ６大きい。

シリコン粉およびまたはフェロシリコン粉の配合は、ア
ルミニウム短繊維のスサ的効果を助長する。これは、つ
ぎの理由によるものと考えられる。

すなわち、アルミニウム短繊維の表面は水との反応でＡ
ｌ（ＯＨ）３が生成した後、さらに加熱されると脱水し
てＡｌ２Ｏ３となり、これが配合物中のシリコン成分と
反応してムライト（３Ａ１２０３・２ＳＩＯ２）結合を
生じる。このムライトは針状であるため繊維の表面積が
増す。しかも、金属酸化物であり、耐火性骨材となじみ
がよい。このことから、アルミニウム短繊維のスサ的効
果が大きく、施工体の構造的強度が向上する。

鋼鉄、ステンレス鋼の繊維を添加し、長期使用すると酸
−化反応で脆弱化と、体積膨張による耐火物組織のマト
リックスの破壊を生じる。これに対し本発明で使用する
アルミニウム短繊維は、加熱されると表面がアルミナや
ムライトで被覆され、強度劣化を防止する。さらに、そ
の際の体積膨張が小さく、マトリックスを破壊するなど
の問題もない。

また、鋼鉄・ステンレス鋼の繊維は高温により溶融する
と、炭素と濡れ性が悪いために、配合物中の炭素の存在
で表面張力によって球状化する。

このため、樋が操業上の都合で一旦冷却され、再使用さ
れる場合、繊維として再び作用することはない。ところ
が、アルミニウム短繊維は、高温化で炭素と接すると表
面にＡｌ４Ｃ３を生成し、これが耐火性骨材となじみが
よいためか、溶融しても球状化になり難く、樋の加熱・
冷却がくり返しても繊維によるスサ的効果を長期にわた
って持続できる。

杢列明の徳用キャスタブルは、以上のとおり、使用する
アルミニウムが繊維状で、粉末の場合のような発火、粉
塵爆発の危険性がなく、アルミニウムがもつ硬化促進と
加熱乾燥時の爆裂防止効果をいかんなく発揮することが
できる。しかも、この場合のアルミニウム短ａ維は、シ
リコンの組み合わせなどでスサ的効果に優れ、構造的強
度の大きな施工体が得られる。

（実施例）つぎに、本発明実施例をあげ、同時に本発明に属さない
実験例、および従来例を比較のためにあげ、その試験結
果を示す。第１表は、各側で使用・した金属繊維の化学
成分と寸法を示す。第２表は、各側の配合組成と試験結
果である。施工水分は、徳用キャスタブル全体に対する
外掛けで６〜７Ｗむ％とした。

第　　１　　表 ※試験方法（１）冷間曲げ強さ４０　Ｘ　４０　Ｘ’　１６０　’１ｍｌの試験片を１
４５０℃×２１（で還元焼成し、冷却後、スパン１００
絹で測定。

（２）熱間曲げ強さ４０　Ｘ　４０　Ｘ　１６０朋の試験片を１４５０℃の
高温還元雰囲気下で２時間保持後、スパン１００朋で熱
間曲げ強さを測定。

（３）回転侵食試験侵食剤に高炉スラグを使用。１５５０℃ｘ　１．５　Ｈ
の条件で４回くり返し、侵食寸法を測定。表に示す数値
は従来例１を１００とする指数で、数値が小さいものほ
ど耐食性に優れる。

（４）ｉｌｉＦｌスポーリング性１４５０℃×３０分加熱後、３０分水冷し、亀裂が確認
されるまでこれをくり返した。

（５）耐爆裂性８５０　Ｘ　３５０　Ｘ　２００　ｎの型枠に徳用キャ
スタブルを、振動を付与しつつ鋳込み、得られた成形体
の片面をプロパンガスバーナで加熱乾燥し、爆裂の有無
を試験した。

上記第２表の結果からも明らかなとおり、本発明実施例
の徳用キャスタブルは、いずれも良好な試験結果が得ら
れた。また、アルミニウム短繊維は取り扱い上、発火、
爆裂の危険性がなく、安全面からも良好であった。ここ
では示していないが、本発明範囲内で耐火性骨材などの
種類を変化させたところ、同様の結果が得られた。

これらの徳用キャスタブルの一部を高炉出銑樋に実際に
内張り施工し、加熱乾燥時の爆裂の有無。

耐用寿命などを試験した。その結果、本発明の効果が実
証された。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）耐火性骨材、炭化けい素、炭素からなる主原料と
、この主原料に対して外掛けで０．１〜１０ｗｔ％のア
ルミニウム短繊維、７ｗｔ％以下のシリコン粉およびま
たはフェロシリコン粉と、適量の結合剤および解こう剤
とからなる高炉出銑樋用キャスタブル耐火物。
（２）アルミニウム短繊維がアルミニウム純度９０ｗｔ
％以上、長さ５０ｍｍ以下、直径０．０１〜３ｍｍであ
る特許請求の範囲第１項の高炉出銑樋用キャスタブル耐
火物。